风门全自动控制装置通过 “动力 - 控制 - 执行 - 监测" 的闭环系统，实现风门启闭的自动化与安全互锁，其本质是将通风安全规程转化为机械与电子逻辑，从技术层面杜绝人为操作失误导致的风流短路风险，是煤矿 “一通三防" 管理的关键硬件保障。

一、 风门全自动控制装置工作原理：以 “互锁逻辑" 为核心的自动化控制

1. 基本控制逻辑

• 动力驱动：利用气动（压缩空气）或电动（电机）作为动力源，推动风门启闭；

• 传感器触发：通过红外感应、接近开关或 RFID 识别车辆 / 人员到来，发送开启信号；

• 互锁控制：当一道风门开启时，通过机械锁止或气路 / 电路闭锁另一道风门，防止同时开启；

• 自动复位：人员 / 车辆通过后，传感器信号消失，动力系统驱动风门自动关闭并闭锁。

2. 气动式与电动式原理差异

二、系统构成：五大核心模块协同工作

1. 动力系统：提供启闭动力

• 气动系统：

• 空气压缩机：提供 0.4-0.8MPa 压缩空气，通过主气管路输送至风门；

• 气缸：活塞式或薄膜式气缸，将气压能转化为机械能推动风门轴转动；

• 辅助元件：过滤器（除水滤尘）、减压阀（稳定气压）、油雾器（气缸润滑）。

• 电动系统：

• 防爆电机：通常为三相异步电机，配减速箱降低转速、增大扭矩；

• 传动机构：链条、齿轮或丝杠螺母，将电机旋转运动转化为风门平移或旋转动作。

2. 控制单元：逻辑处理与信号传输

• PLC 控制器：接收传感器信号，执行互锁逻辑程序，输出控制信号至电磁阀或电机驱动器；

• 防爆控制箱：集成 PLC、继电器、电源模块，具备防水、防尘、防爆功能（符合 Ex d I 防爆等级）；

• 操作按钮：就地控制风门开启 / 关闭的急停按钮，带手动 / 自动模式切换开关。

3. 执行机构：实现风门启闭与闭锁

• 风门本体：

• 门板：钢制或高强度复合材料，厚度 50-100mm，边缘带密封胶条防止漏风；

• 门框：焊接式钢结构，固定于巷道壁，配轴承座支撑风门轴。

• 闭锁装置：

• 机械锁：连杆式或插销式，当一道风门开启时，机械连杆卡住另一道风门门框；

• 气动锁：气缸驱动的锁舌，插入风门卡槽实现闭锁，气路故障时可手动解锁；

• 电磁锁：电动式风门常用，通电时产生磁力锁住风门，断电时释放（常闭型设计）。

4. 传感与监测系统：触发与反馈信号

• 信号输入传感器：

• 红外传感器：发射红外光束，人员 / 车辆遮挡时触发风门开启；

• 接近开关：检测矿车金属部件靠近，通过磁场变化触发信号；

• 位置传感器：安装于风门轴，实时监测风门开闭状态（全开 / 半开 / 关闭）。

• 信号输出装置：

• 声光报警器：风门开启时发出警示音和灯光，提醒人员注意；

• 状态指示灯：控制箱面板显示风门位置（绿色 = 关闭，红色 = 开启）。

5. 安全与辅助部件：保障系统可靠性

• 手动解锁机构：气压 / 电源故障时，通过手轮或扳手强制解锁闭锁装置，手动推开风门；

• 应急通风装置：风门上方设百叶窗式应急风窗，故障时手动打开维持风流；

• 压力监测表：显示气路气压，低于 0.3MPa 时自动报警；

• 防尘防水组件：气路接头密封圈、控制箱防水胶条，适应井下潮湿多尘环境。

三、典型系统工作流程（以气动式为例）

1. 触发阶段：矿车接近，红外传感器发送信号至 PLC；

2. 控制阶段：PLC 确认另一道风门处于关闭状态，输出信号打开对应电磁阀；

3. 执行阶段：压缩空气进入气缸，推动活塞开启风门，同时机械连杆锁住另一道风门；

4. 复位阶段：矿车通过后，传感器信号消失，PLC 延迟 5-10 秒关闭电磁阀，气缸复位弹簧拉动风门关闭，机械锁解除，系统回到初始状态。

四、关键技术要点

• 防爆设计：井下设备需通过煤矿安全认证（MA 标志），控制箱、电机等为隔爆型；

• 冗余设计：重要风门配备双传感器、双气缸，防止单一元件故障导致系统失效；

• 抗干扰能力：传感器采用防粉尘遮挡设计，控制线路加屏蔽层，避免电磁干扰。